Tampa Bay und das Erdmagnetfeld

Im Geografieunterricht haben wir seinerzeit gelernt, dass die geografischen von den magnetischen Polen abweichen. Ein Kompass zeigt deshalb nicht genau in die Richtung des Punktes, den die gedachte Erdachse durchstößt. Diese Tatsache ist den meisten von uns bewußt, aber im täglichen Leben ist sie wenig relevant, wenn man nicht gerade Pilot ist; laut Gesetz sind Kompass und Funkfeuer auch im GPS-Zeitalter die primären Navigationshilfen im Flugbetrieb. Das liegt daran, dass das GPS a) theoretisch ausfallen kann und b) von einem einzelnen Staat kontrolliert wird (den USA), der das System nach Belieben stören oder abschalten könnte, wenn er wollte.

Kompassabweichung

Kürzlich gingen Berichte durch die Presse, dass der eine oder andere Flughafen (zuletzt Tampa Bay) seine Landebahnen umbenennen musste, weil die magnetischen Pole wieder ein Stückchen weiter gewandert sind. Der magnetische Nordpol bewegt sich momentan mit einer Geschwindgikeit von etwa 55 Kilometern pro Jahr in Richtung Sibirien.
Landebahnen werden mit Nummern gekennzeichnet, die angeben, in welcher Himmelsrichtung die Bahn verläuft. Eine Landebahn, die mit 09/27 beschriftet ist, verläuft exakt in Ost-/Westrichtung (90° bzw. 270° auf der Kompassrose).

Dass die Beschriftung angepasst werden muss, kann je nach Lage des Flughafens auf dem Globus mehr oder weniger oft vorkommen. In den 1960ern lautete etwa die Beschriftung der Landebahn des Düsseldorfer Flughafens noch "06", heute heißt sie "05". Insgesamt ist die Deklination - so nennt man die gemessene Abweichung zwischen magnetischem und geografischem Pol - hier in Westeuropa noch relativ gering. In München beträgt die Abweichung derzeit nur 2° 13' Ost, bei der Eröffnung des neuen Flughafens 1992 war sie sogar noch geringer (0° 18').

Das Erdmagnetfeld

Das Erdmagnetfeld selbst wird durch Induktion erzeugt, hervorgerufen durch Konvektionsströme des stark eisenhaltigen, flüssigen äußeren Erdkerns. Die Bewegung der flüssigen Nickel-Eisenschmelze, die ungefähr die Masse von fünf bis sechs Erdmonden hat, erzeugt einen elektrischen Strom, der wiederum das Erdmagnetfeld induziert; dafür wurde der Begriff Geodynamo geprägt, weil dieser Art der Induktion dem sog. dynamoelektrischen Prinzip folgt.
Die Konvektionsströme sind relativ langsam, aber auch relativ chaotisch, nicht zuletzt, weil die Ströme durch die von der Erdrotation erzeugte Corioliskraft eine korkenzieherartige Drehbewegung erhalten. Das erklärt die Schwankungen in der Ausrichtung des Magnetfelds.

Paläomagnetologie

Diese Schwankungen gab es schon immer, sie wurden seit Beginn der systematischen Aufzeichnungen in den 1830er Jahren permanent beobachtet. Eine wissenschaftliche Fachrichtung, die Paläomagnetologie, beschäftigt sich mit der Erforschung des Erdmagnetfeldes von der tiefsten Vergangenheit bis heute.
Das ist aus zwei Gründen möglich. Zum einen erschafft die Erde ständig neues Gestein. Von gelegentlichen Vulkanausbrüchen abgesehen, bekommen wir davon wenig zu sehen.
Eine der größten Geburtsstätten neuen Gesteins ist der mittelatlantische Rücken, der auf dem Grund des Atlantiks ungefähr auf halber Strecke zwischen Europa/Afrika auf der einen Seite und den Amerikas auf der anderen Seite verläuft. Er gehört zu einem weltumspannenden System von Grabenbrüchen, aus denen heiße Magma an den Meeresboden steigt, erkaltet und so neues Gestein bildet. Im Norden verläuft dieser Grabenbruch mitten durch Island, was die geologische Dynamik dieser Insel erklärt.
Auf dem folgenden Bild des mittelatlantischen Rückens ist das Alter des Gesteins eingezeichnet (rot = jünger, blau = älter):



Der zweite Glücksfall für die Paläomagnetologen ist, dass metallische Partikel im flüssigen Gestein sich nach dem Erdmagnetfeld ausrichten. Diese Ausrichtung ändert sich nach dem Erkalten nie wieder. So läßt sich durch einfache Gesteinsanalyse die Ausrichtung des Erdmagnetfelds in der Vergangenheit ermitteln und herausfinden, dass Schwankungen der Normalfall sind. Etwa 200 Mal hat sich das Magnetfeld in den letzten 100 Mio. Jahren vollständig umgepolt, im Mittel einmal pro 500.000 Jahre. Auch hier darf man den Mittelwert allerdings nicht zu genau nehmen - es hat auch schon eine Ruhephase von etwa 37 Mio. Jahren gegeben, während sich zu einer anderen Zeit die Umpolung bereits nach 20.000 Jahren wiederholte. Die letzte Umpolung geschah vor etwa 780.000 Jahren. Dass sich das Erdmagnetfeld in letzter Zeit wieder abschwächt - um 10% seit Beginn der Aufzeichungen bzw. um 6% in den letzten 100 Jahren - wird als Indiz dafür gewertet, dass ein erneuter Polsprung unmittelbar bevorstehen könnte. "Umittelbar" muss man aber als geologisch relevanten Zeitraum interpretieren. Nach seriösen Schätzungen wird es nicht vor dem Jahr 4000 unserer Zeitrechnung soweit sein.

Plattentektonik

Paläomagnetische Untersuchungen waren es auch, die schließlich Alfred Wegeners Theorie der Plattentektonik zum Durchbruch verhalf, nachdem diese von der Mehrheit der Geologen und Geophysiker je nach Temperament ignoriert oder bekämpft wurde. Patrick Blackett (Uni London) und S.K. Runcorn (Uni Newcastle) untersuchten britisches Gestein und fanden heraus, dass England sich in der Vergangenheit nach Norden bewegt und um seine Achse gedreht hat. Außerdem zeigten sie, dass die geomagnetische Gesteinssignatur von weiten Teilen Europas perfekt zu der von Nordamerika passt. Auch diese Entdeckung wurde zunächst ignoriert, floss aber in die Arbeit von Drummond Matthews und Fred Vine (Cambridge) ein, die so viele Indizien für die Theorie der Plattentektonik zusammentrugen, dass sie schließlich als akzeptiert galt.
GPS-Messungen haben inzwischen gezeigt, dass Europa und Amerika sich nach wie vor voneinander fort bewegen, ungefähr in der Geschwindigkeit, mit der unsere Fingernägel wachsen. Auch die anderen tektonischen Platten sind, mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten, weiterhin unterwegs. Am schnellsten bewegt sich Australien (nach Norden). Auch Afrika bewegt sich nordwärts und wird in vielen Millionen Jahren das Mittelmeer verschlungen und Gebirgskette in Südeuropa aufgetürmt haben. Das afrikanische Rift Valley ist ein Sollbruchstelle, an der sich ein weiterer mittelozeanischer Rücken bilden wird - geologisch interessant ist diese Gegend heute schon.